科罗拉多州立大学和伊利诺伊大学厄本那-香槟分校之间的合作产生了一种新的3D成像技术，可以在微观尺度上可视化组织和其他生物样品，并有可能协助癌症或其他疾病的诊断。

他们的技术允许标本产生入射光的两倍频率或一半波长的光，被称为谐波光学层析成像技术，可以观察从样本产生的3D信号。该小组的工作在6月1日在线发表于Nature Photonics的论文“非线性结构的谐波光学层析成像”中进行了描述。

谐波光学层析成像(HOT)是基于使用全息信息(可测量光的强度和相位延迟)来通过利用用于获取三维图像的新物理机制生成样品的3D图像。

伊利诺伊大学电气和计算机工程教授，贝克曼高级科学技术研究院定量光成像实验室主任加布里埃尔·波佩斯库(Gabriel Popescu)说：“我们的实验室专门研究全息数据来研究活细胞和组织。”“我们希望通过结合全息数据和新的物理模型将该技术扩展到非线性样本。”

应用范围

通常，诸如由手机相机捕获的图像之类的图像将三维信息压平为二维图像。可以透视物体内部的三维成像为各种应用提供了关键信息，例如医学诊断，使用X射线断层摄影和超声方法发现油井和机翼的裂缝。

在这项合作中，研究小组开发了描述模型成像的理论模型，并发现了一种3D成像的独特功能，这种能力与直觉相反，是通过用模糊，散焦的激光照射样品来产生的。该团队在科罗拉多州立大学设计并构建了一个新系统来收集数据。然后使用计算成像算法重建数据。实验验证了光学断层扫描的一种全新形式，从而对实验预测进行了出色的验证。

科罗拉多州立大学电气与计算机工程学系教授兼纸上合作伙伴兰迪·巴特尔斯(Randy Bartels)表示：“这种新型非线性断层成像的实验演示的关键是定制的，高功率激光器，它是由CSU研究生Keith Wernsing设计和制造的。”作者。“此光源已集成到定制的离轴全息显微镜中，该显微镜使用散焦的高数值孔径聚光镜进行宽视场照明。正是这种特殊的照明条件使非线性光学器件能够产生二次谐波产生信号并获得信息以形成3D图像。这项工作是一个令人振奋的例子，它表明密切的对话如何使理论和实验设计都得以改进，从而产生出创新的新概念。

ECE研究生Varun Kelkar补充说，他以前曾与论文合著者Kimani C. Toussaint，Jr.一起工作过：“ HOT最初是我与Popescu教授一起从事的有趣的理论项目，是他在显微镜领域的研究生课程的一部分我是研究生的第一年。发展这个想法需要从我在整个本科和研究生院学到的几个光学子领域中综合概念。我很高兴看到它成熟成为一个功能正常的实验原型。”Kelkar目前是伊利诺伊大学Mark Anastasio教授的计算影像科学实验室的成员。